KR20140079588A - Led package with improved thermal conductivity and method for manufacturing the same - Google Patents

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KR20140079588A
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이진홍
김왕기
장영훈
박진영
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Abstract

The objective of the present invention is to provide an LED package with improved thermal conductivity and a method for manufacturing the same, which are capable of easily emitting heat generated in an active layer through solder balls and electrode pads having wide areas so that a thermal impact of an LED chip can be improved. To achieve the objective, the LED package with improved thermal conductivity comprises: a substrate part having a via hole formed therein; a filling part which is inserted into the via hole to conduct heat; a first upper electrode pad which is formed on the upper surface of the substrate part and has a larger area than an LED chip to emit light; a second upper electrode pad which is formed on the upper surface of the substrate part and is spaced apart from the first upper electrode pad at certain intervals; lower electrode pads which are formed on the lower part of the substrate part and are respectively connected to the first and second upper electrode pads through the filling part; the LED chip which is installed in the upper part of the substrate part to emit light; and solder balls which are electrically connected to the first and second upper electrode pads, wherein the heat generated in the LED chip is directly transferred to the first and second upper electrode pads through the solder balls. Therefore, the LED package is configured to easily emit the heat generated in an active layer of the LED chip through the solder balls and the electrode pads, thereby improving a thermal impact of the LED chip, protecting the LED chip from being damaged by the heat; and preventing a decrease of lifespan.

Description

열전도도를 개선한 ＬＥＤ 패키지 및 그 제조 방법{LED PACKAGE WITH IMPROVED THERMAL CONDUCTIVITY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an LED package having improved thermal conductivity,

본 발명은 열전도도를 개선한 LED 패키지와 그 제조 방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 LED 칩의 활성층에서 발생되는 열이 솔더 볼과 넓은 면적의 전극 패드를 통해 용이하게 방출되도록 구성하여 LED 칩의 열충격을 개선한 열전도도를 개선한 LED 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an LED package having improved thermal conductivity and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to an LED package having a structure in which heat generated in an active layer of an LED chip is easily discharged through a solder ball and a large- To improve the thermal conductivity of the LED package, and a manufacturing method thereof.

일반적으로 LED(Light Emitting Diode: 발광 다이오드)로 구성된 조명기구 등은 기존의 백열등 또는 형광등에 비해 수명이 길어지고 상대적으로 저전력을 소비하며 제조공정에서 오염물질을 배출하지 않는 장점 등으로 인하여 수요가 폭발적으로 증가하고 있으며, 발광소자는 발광을 이용한 표시 장치는 물론이고 조명장치나 LCD 표시장치의 백라이트 소자에도 응용되는 등 적용 영역이 점차 다양해지고 있다. Generally, lighting devices composed of LEDs (Light Emitting Diodes) have a longer lifetime than comparable incandescent lamps or fluorescent lamps, have relatively low power consumption, and do not emit pollutants in the manufacturing process. And the application area of the light emitting device is gradually diversified such that it is applied not only to a display device using light emission but also to a backlight device of a lighting device or an LCD display device.

LED는 전기 에너지를 빛으로 변환시키는 고체 소자의 일종으로서, 일반적으로 2개의 상반된 도핑층 사이에 개재된 반도체 재료의 활성층을 포함하고, 상기 2개의 도핑층 양단에 바이어스가 인가되면, 정공과 전자가 활성층으로 주입된 후 그곳에서 재결합되어 빛이 발생되며, 활성층에서 발생된 빛은 모든 방향으로 방출되어 모든 노출 표면을 통해 반도체 칩 밖으로 방출되게 된다. An LED is a type of solid device that converts electrical energy into light. It typically includes an active layer of semiconductor material interposed between two opposing doped layers, and when a bias is applied across the two doped layers, holes and electrons Light is injected into the active layer, recombined therein to generate light, and light generated in the active layer is emitted in all directions and emitted to the outside of the semiconductor chip through all the exposed surfaces.

도 1은 일반적인 LED 칩의 구조를 나타낸 도면으로서, LED 칩(10)은 사파이어 기판(11) 위에 n형 반도체층(12)을 성장시킨 후, 전자와 정공이 결합하여 광을 방출할 수 있는 InGaN/GaN 질화물 다양자 우물 구조의 활성층(13)을 형성하고, 다시 p형 반도체층(14)을 성장시킨 다음, n형 반도체층(12)의 일부를 노출시켜 전극을 형성하기 위하여 메사 식각을 수행하고, p-형 반도체층(14)의 상부에 p-형 전극(15)을 증착시켜 형성하며, 상기 메사 식각을 통해 노출된 n형 반도체층(12)의 상부에 n-형 전극(16)을 형성한다.FIG. 1 is a diagram showing the structure of a general LED chip. The LED chip 10 is formed by growing an n-type semiconductor layer 12 on a sapphire substrate 11 and then forming an InGaN / GaN nitride multi-well structure, and then the p-type semiconductor layer 14 is grown. Then, a mesa etching is performed to form an electrode by exposing a part of the n-type semiconductor layer 12 Type electrode 15 is deposited on the p-type semiconductor layer 14 and the n-type electrode 16 is formed on the n-type semiconductor layer 12 exposed through the mesa etching. .

이렇게 제조된 LED 칩(10)은 리드 프레임이나 방열형 패키지에 실장되어 LED 패키지로 제조하거나 웨이퍼 레벨의 패키지로 제조된다.The LED chip 10 thus manufactured is mounted in a lead frame or a heat dissipation package to be fabricated into an LED package or a wafer level package.

도 2는 웨이퍼 레벨의 일반적인 LED 패키지를 나타낸 도면으로서, 웨이퍼 레벨 패키지(20)는 일정 간격으로 비아홀(22)이 천공된 웨이퍼 기판(21)과 상기 비아홀(22)에 채워지는 열전도성 필링부(23)와, 상기 비아홀(22)을 중심으로 기판(21)의 상부 및 하부에 형성되는 전극 패드(24)와, 전극 패드(24)에 LED 칩(10)을 실장한 다음 와이어(25)를 이용하여 상기 LED 칩(10)과 전극 패드(24)를 연결하고, LED 칩(10)의 상부에 형광체(26)를 도팅시킨 후 상기 LED 칩(10)을 보호하기 위한 렌즈(27)가 설치된다.2 is a diagram showing a typical LED package at a wafer level. The wafer level package 20 includes a wafer substrate 21 having a via hole 22 formed therein at regular intervals and a thermally conductive filling portion (not shown) filled in the via hole 22 An electrode pad 24 formed on upper and lower portions of the substrate 21 with the via hole 22 as a center and a wire 25 mounted on the electrode pad 24 after the LED chip 10 is mounted thereon A lens 27 for protecting the LED chip 10 is installed after the LED chip 10 and the electrode pad 24 are connected to each other by using the LED chip 10, do.

그러나 도 2와 같은 웨이퍼 레벨 패키지(20)는 LED 칩(10)의 발광시 활성층에서 발생되는 열이 기판(21)보다 열전도도가 높은 와이어(25)를 통해 전달되어 원활한 열방출이 이루어지지 못하는 문제점이 있다.However, in the wafer level package 20 shown in FIG. 2, the heat generated in the active layer during the emission of the LED chip 10 is transmitted through the wire 25 having higher thermal conductivity than the substrate 21, There is a problem.

또한, 신속한 열방출이 이루어지지 못하면 열충격으로 인해 LED 칩(10)의 수명 단축과 광출력 효율이 저하되는 문제점이 있다.
In addition, if rapid heat emission is not achieved, there is a problem that the life span of the LED chip 10 and the light output efficiency are lowered due to thermal shock.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 LED 칩의 활성층에서 발생되는 열이 솔더 볼과 넓은 면적의 전극 패드를 통해 용이하게 방출되도록 구성하여 LED 칩의 열충격을 개선한 열전도도를 개선한 LED 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In order to solve such problems, the present invention provides an LED package in which heat generated from an active layer of an LED chip is easily discharged through a solder ball and a large-area electrode pad to improve thermal shock of the LED chip, And a manufacturing method thereof.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 열전도도를 개선한 LED 패키지로서, 비아홀을 형성한 기판부; 상기 비아홀에 삽입되어 열이 전도되도록 하는 필링부; 상기 기판부의 상면에 형성되고, 빛을 발광하는 LED 칩보다 더 큰 면적을 갖는 제 1 상부 전극 패드; 상기 기판부의 상면에 상기 제 1 상부 전극 패드와 일정 거리 이격되어 형성한 제 2 상부 전극 패드; 상기 기판부의 하면에 상기 필링부를 통해 상기 제 1 및 제 2 상부 전극 패드와 각각 연결된 하부 전극 패드; 상기 기판부의 상부에 설치되어 빛을 발광하는 LED 칩; 및 상기 LED 칩이 상기 제 1 및 제 2 상부 전극 패드와 전기적으로 접속되도록 하는 솔더 볼을 포함하고, According to an aspect of the present invention, there is provided an LED package improved in thermal conductivity, including: a substrate having a via hole; A filler portion inserted into the via hole to conduct heat therethrough; A first upper electrode pad formed on the upper surface of the substrate portion and having a larger area than the LED chip emitting light; A second upper electrode pad formed on the upper surface of the substrate portion and spaced apart from the first upper electrode pad by a predetermined distance; A lower electrode pad connected to the first and second upper electrode pads through the filling part on a lower surface of the substrate part; An LED chip mounted on the substrate to emit light; And a solder ball for electrically connecting the LED chip to the first and second upper electrode pads,

상기 LED 칩에서 발생되는 열이 상기 솔더 볼을 통해 상기 제 1 및 제 2 상부 전극 패드로 직하 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.And the heat generated from the LED chip is directly transferred to the first and second upper electrode pads through the solder ball.

또한, 본 발명에 따른 상기 LED 패키지는 LED 칩의 상면에 형성되고, 상기 LED 칩의 면적과 동일한 면적을 갖는 형광체 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The LED package according to the present invention may further include a phosphor sheet formed on an upper surface of the LED chip and having an area equal to an area of the LED chip.

또한, 본 발명에 따른 상기 LED 패키지는 기판부의 상면에 형성되어 LED 칩을 보호하고, 상기 LED 칩으로부터 발광되는 빛이 일정한 배광각을 형성하며 발광되도록 하는 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The LED package according to the present invention may further include a lens unit formed on the upper surface of the substrate unit to protect the LED chip and to allow light emitted from the LED chip to form a certain angle of incidence and emit light.

또한, 본 발명은 열전도도를 개선한 LED 패키지 제조 방법으로서, a) 기판부에 일정 간격으로 복수의 비아홀을 천공하는 단계; b) 상기 비아홀에 열전도성 필링부를 삽입하고, 상기 기판부의 상면에는 LED 칩보다 더 큰 면적을 갖는 제 1 상부 전극 패드와, 상기 제 1 상부 전극 패드와 일정 거리 이격되어 제 2 상부 전극 패드가 형성되도록 하며, 상기 필링부를 중심으로 상기 기판부의 하면에는 상기 제 1 및 제 2 상부 전극 패드와 각각 연결된 제 1 및 제 2 하부 전극 패드를 생성하는 단계: c) LED 칩에서 발생되는 열이 상기 제 1 및 제 2 상부 전극 패드로 직하 전달되도록 솔더 볼을 통해 상기 LED 칩과 제 1 및 제 2 상부 전극 패드를 본딩하는 단계; 및 d) 상기 기판부의 상면에 LED 칩을 보호하고, 상기 LED 칩으로부터 발광되는 빛이 일정한 배광각을 형성하며 발광되도록 렌즈부를 설치하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an LED package having improved thermal conductivity, comprising the steps of: a) drilling a plurality of via holes at a predetermined interval in a substrate portion; b) inserting a thermally conductive peeling portion into the via hole, forming a first upper electrode pad having a larger area than the LED chip on the upper surface of the substrate portion, and a second upper electrode pad spaced apart from the first upper electrode pad by a predetermined distance Forming first and second lower electrode pads connected to the first and second upper electrode pads on the lower surface of the substrate with the filling part as a center, respectively; c) Bonding the LED chip and the first and second upper electrode pads through solder balls so as to be directly transferred to the second upper electrode pads; And d) installing the lens unit to protect the LED chip on the upper surface of the substrate unit and to emit the light emitted from the LED chip with a certain angle of incidence.

또한, 본 발명에 따른 상기 c)단계의 LED 칩은 상면에 형광체 시트가 형성된 것을 특징으로 한다.
The LED chip of the step c) according to the present invention is characterized in that a phosphor sheet is formed on the upper surface.

본 발명은 LED 칩의 활성층에서 발생되는 열이 솔더 볼과 넓은 면적의 전극 패드를 통해 용이하게 방출되도록 구성함으로써, LED 칩의 열충격을 개선하여 열에 의한 LED 칩의 파손을 방지하고, 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.The present invention is configured such that the heat generated in the active layer of the LED chip is easily discharged through the solder ball and the electrode pad having a large area, thereby preventing the damage of the LED chip due to heat by improving the thermal shock of the LED chip, There is an advantage that it can be prevented.

또한, 본 발명은 LED 패키지의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
Further, the present invention has an advantage of improving the reliability of the LED package.

도 1 은 일반적인 LED 칩을 나타낸 단면도.
도 2 는 일반적인 LED 패키지를 나타낸 단면도.
도 3 은 본 발명에 따른 열전도도를 개선한 LED 패키지를 나타낸 사시도.
도 4 는 도 3에 따른 열전도도를 개선한 LED 패키지의 구조를 나타낸 단면도.
도 5 는 도 3에 따른 열전도도를 개선한 LED 패키지의 LED 칩 구조를 나타낸 단면도.
도 6 은 본 발명에 따른 열전도도를 개선한 LED 패키지의 제조 과정을 나타낸 흐름도.1 is a cross-sectional view of a typical LED chip.
2 is a cross-sectional view of a typical LED package.
3 is a perspective view illustrating an LED package having improved thermal conductivity according to the present invention.
4 is a sectional view showing the structure of an LED package with improved thermal conductivity according to FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the LED chip structure of the LED package with improved thermal conductivity according to FIG. 3;
6 is a flowchart illustrating a process of manufacturing an LED package with improved thermal conductivity according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 열전도도를 개선한 LED 패키지와 그 제조 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of an LED package and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 열전도도를 개선한 LED 패키지를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3에 따른 열전도도를 개선한 LED 패키지의 구조를 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 3에 따른 열전도도를 개선한 LED 패키지의 LED 칩 구조를 나타낸 단면도이다. FIG. 3 is a perspective view showing an LED package improved in thermal conductivity according to the present invention, FIG. 4 is a sectional view showing the structure of an LED package improved in thermal conductivity according to FIG. 3, FIG. 5 is a cross- Sectional view showing the LED chip structure of the improved LED package.

도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 열전도도를 개선한 LED 패키지(100)는 기판부(110)와, 필링부(120)와, 제 1 상부 전극 패드(130)와, 제 2 상부 전극 패드(130')와, 제 1 하부 전극 패드(131)와, 제 2 하부 전극 패드(131')와, LED 칩(140)과, 형광체 시트(150)와, 솔더 볼(160)과, 렌즈부(170)를 포함하여 구성된다.3 to 5, an LED package 100 having improved thermal conductivity according to the present invention includes a substrate 110, a peeling portion 120, a first upper electrode pad 130, The LED chip 140, the phosphor sheet 150, the solder ball 160, and the upper electrode pad 130 ', the first lower electrode pad 131, the second lower electrode pad 131' And a lens unit 170, as shown in FIG.

상기 기판부(110)는 AlN과 같은 세라믹 재료를 이용한 기판으로서, 일정 간격으로 비아홀(111)이 천공되고, 상기 비아홀(111)에는 열전도가 우수한 금속 또는 합금의 Ag, 또는 Cu 등을 물질로 제조된 도전성의 필링부(120)가 채워진다.The substrate 110 is a substrate made of a ceramic material such as AlN and has a via hole 111 formed therein at regular intervals. The via hole 111 is made of a metal or alloy of Ag or Cu, The filled conductive filler portion 120 is filled.

또한, 상기 기판부(110)의 상면에는 플립 칩 본딩되어 빛을 발광하는 LED 칩(140)보다 더 큰 면적을 갖는 제 1 상부 전극 패드(130)가 형성되고, 상기 기판부(110)의 상면에 상기 제 1 상부 전극 패드(130)와 일정 거리 이격되어 제 2 상부 전극 패드(130')를 형성하여 상기 LED 칩(140)이 플립 칩 본딩되도록 한다.A first upper electrode pad 130 having a larger area than the LED chip 140 which is flip-chip-bonded and emits light is formed on the upper surface of the substrate unit 110, The second upper electrode pad 130 'is spaced apart from the first upper electrode pad 130 by a predetermined distance so that the LED chip 140 is flip-chip bonded.

상기 제 1 상부 전극 패드(130)는 LED 칩(140)보다 더 큰 면적을 갖도록 형성하여 상기 LED 칩(140)에서 발생되는 열이 효과적으로 방출되도록 한다.The first upper electrode pad 130 is formed to have a larger area than the LED chip 140 so that heat generated from the LED chip 140 is effectively emitted.

상기 기판부(110)의 하면에는 필링부(120)를 통해 제 1 및 제 2 상부 전극 패드(130, 130')와 각각 연결된 하부 전극 패드(131, 131')가 구성된다.The lower electrode pads 131 and 131 'connected to the first and second upper electrode pads 130 and 130' are formed on the lower surface of the substrate unit 110 through the peeling unit 120.

상기 LED 칩(140)은 기판부(110)의 상부에 형성된 제 1 및 제 2 상부 전극 패드(130, 130')와 플립 칩 본딩을 통해 설치되어 빛이 발광되도록 하는 구성으로서, 성장 기판(141)과, 상기 성장 기판(141)의 상면에 형성한 n형 반도체층(142)과, 상기 n형 반도체층(142) 상에 형성한 활성층(143)과, 상기 활성층(143) 상에 형성한 p형 반도체층(144)과, 상기 p형 반도체층(144) 상에 형성한 p형 전극(145)과, 상기 활성층(143), p형 반도체층(144)이 식각되어 노출된 n형 반도체층(142) 상에 형성한 n형 전극(146)과, 상기 성장 기판(141)의 배면에 형성한 형광체 시트(150)를 포함하여 구성되고, 식각을 통해 노출된 n형 반도체층(142), 활성층(143), p형 반도체층(144)을 보호하도록 외부에 보호막(미도시)을 추가 구성할 수도 있다.The LED chip 140 is mounted on the first and second upper electrode pads 130 and 130 'formed on the upper surface of the substrate unit 110 and is flip chip bonded to emit light. The LED chip 140 includes a growth substrate 141 An n-type semiconductor layer 142 formed on the upper surface of the growth substrate 141; an active layer 143 formed on the n-type semiconductor layer 142; and an active layer 143 formed on the active layer 143 a p-type semiconductor layer 144 formed on the p-type semiconductor layer 144, a p-type electrode 145 formed on the p-type semiconductor layer 144, and an n-type semiconductor layer 144 in which the active layer 143 and the p- An n-type semiconductor layer 142 which is formed by including an n-type electrode 146 formed on the layer 142 and a phosphor sheet 150 formed on the back surface of the growth substrate 141, The active layer 143, and the p-type semiconductor layer 144 may be additionally formed.

또한, 상기 LED 칩(140)은 대부분의 빛이 LED 칩(140)의 상방향으로 발광되는 수직형 LED 칩(Vertical LED Chip)을 실시예로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 수평형 LED 칩으로 변경하여 구성할 수도 있고, 바람직하게 상기 LED 칩(140)은 제 1 및 제 2 상부 전극 패드(130, 130')와 전기적으로 접속되는 p형 전극(145)과 n형 전극(146)이 아래로 향하도록 하는 수직형 플립 칩이다.In addition, the LED chip 140 may be a vertical LED chip in which most of light is emitted in the upward direction of the LED chip 140. However, the present invention is not limited thereto, The LED chip 140 may include a p-type electrode 145 and an n-type electrode 146 electrically connected to the first and second upper electrode pads 130 and 130 ' Down flip chip.

상기 형광체 시트(150)는 p형 및 n형 전극(145, 146)이 아래로 향한 LED 칩(140)의 상면에 상기 LED 칩(140)의 면적과 동일한 면적을 갖도록 설치되어 상기 LED 칩(140)으로부터 발광되는 빛과 여기하여 일정한 색상이 방출되도록 파장을 변환한다.The phosphor sheet 150 is installed on the upper surface of the LED chip 140 with the p-type and n-type electrodes 145 and 146 facing downward and has the same area as the area of the LED chip 140, And emits a constant color.

또한, 상기 형광체 시트(150)는 패키지과정을 수행하기 전에 LED 칩(140)의 제조과정에서 기판부(110)의 배면에 미리 설치함으로써, 패키지과정에서 LED 칩(140)을 기판부(110)에 설치한 후 상기 LED 칩(140)에 형광체를 도팅(Dotting)하면서 발생하는 색온도 산포와 불량률이 감소되도록 한다.The phosphor sheet 150 may be mounted on the rear surface of the substrate 110 in the manufacturing process of the LED chip 140 before the package process, So that color temperature dispersion and defect rate occurring when the fluorescent material is dotted on the LED chip 140 are reduced.

또한, 상기 형광체 시트(150)는 열경화성 수지, UV 경화성 수지 등의 투명한 접착제를 이용하여 LED 칩(140)의 기판부(110) 배면에 접착되며, 상기 형광체 시트(150)는 유리 또는 세라믹 재질을 이용하여 제조될 수 있고, 형광체와 수지를 혼합하여 제조할 수도 있으며, 세라믹을 이용하는 경우 세라믹과 형광체의 혼합물을 소결하여 시트 형상으로 제조할 수도 있고, 형광체는 한 종류의 형광체뿐 아니라, 필요에 따라 다수의 형광체가 혼합사용될 수도 있으며, 상기 형광체의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니고, 공지의 파장변환용 형광체 모두 사용 가능하다.The phosphor sheet 150 is adhered to the back surface of the substrate portion 110 of the LED chip 140 using a transparent adhesive such as a thermosetting resin or a UV curable resin and the phosphor sheet 150 is made of glass or a ceramic material When a ceramic is used, a mixture of ceramics and a fluorescent material may be sintered to form a sheet. The fluorescent material may include not only one kind of fluorescent material but also a fluorescent material, A plurality of phosphors may be used in combination. The type of the phosphor is not particularly limited, and any known phosphors for wavelength conversion can be used.

또한, 상기 형광체 시트(150)는 내부의 형광체 농도와 분포, 형광체 시트의 두께 등을 조절하여 형광체 시트(150)에 의해 파장 변환되어 발광되는 빛의 확인을 통해 LED 칩(140)의 색온도 변화에 따른 조절을 수행할 수도 있다.In addition, the phosphor sheet 150 is adjusted in the color temperature of the LED chip 140 by checking the light emitted by the phosphor sheet 150 by controlling the concentration and distribution of the phosphor therein, the thickness of the phosphor sheet, May be performed.

상기 솔더 볼(160)은 LED 칩(140)이 상기 제 1 및 제 2 상부 전극 패드(130, 130')와 전기적으로 접속되도록 플립 칩 본딩하고, 상기 LED 칩(140)의 활성층에서 발생되는 열이 상기 솔더 볼(160)을 통해 상기 제 1 및 제 2 상부 전극 패드(130, 130')로 직하 전달되도록 함으로써, 신속한 열전도와 함께 상기 제 1 상부 전극 패드(130)의 넓은 방열 면적을 통해 효과적인 열방출이 이루어지도록 한다.The solder ball 160 is flip-chip bonded such that the LED chip 140 is electrically connected to the first and second upper electrode pads 130 and 130 ', and the heat generated from the active layer of the LED chip 140 Is directly transferred to the first and second upper electrode pads 130 and 130 'through the solder ball 160, so that the first and the second upper electrode pads 130 and 130' Ensure that heat is released.

상기 렌즈부(170)는 기판부(110)의 상면에 형성되어 LED 칩(140)을 보호하고, 상기 LED 칩(140)으로부터 발광되는 빛이 일정한 배광각을 형성하며 발광되도록 하는 구성으로서, 바람직하게는 마이크로 렌즈로 이루어진다.
The lens unit 170 is formed on the upper surface of the substrate unit 110 to protect the LED chip 140 and the light emitted from the LED chip 140 is emitted at a constant angle of incidence. Is made of a microlens.

도 6은 본 발명에 따른 열전도도를 개선한 LED 패키지의 제조 과정을 나타낸 흐름도로서, 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a manufacturing process of an LED package with improved thermal conductivity according to the present invention, which will be described with reference to FIGS. 3 to 6. FIG.

본 발명에 따른 열전도도를 개선한 LED 패키지 제조 방법은 기판부(110)에 일정 간격으로 복수의 비아홀(111)을 천공하는 단계(S100)와, 전극 패드(130, 130', 131, 131')를 생성하는 단계(S110)와, 플립칩 본딩하는 단계(S120)와, 렌즈부(170)를 설치하는 단계(S130)와, 개별 LED 패키지(100)로 분리하는 다이싱 단계(S140)를 포함하여 구성된다.A method of manufacturing an LED package having improved thermal conductivity according to the present invention includes a step S100 of boring a plurality of via holes 111 at a predetermined interval on a substrate 110, A flip chip bonding step S120, a lens unit 170 mounting step S130 and a dicing step S140 for separating the LED package 100 into individual LED packages 100 .

상기 S100단계는 AlN 등의 세라믹 재료로 구성된 기판부(110)에 LED 칩(140)을 플립 칩 본딩하기 위한 패턴에 따라 일정 간격으로 다수의 비아홀(111)을 천공한다.In step S100, a plurality of via holes 111 are formed at predetermined intervals according to a pattern for flip-chip bonding the LED chip 140 to the substrate unit 110 made of a ceramic material such as AlN.

상기 S110단계는 천공된 비아홀(111)에 Ag 또는 Cu 등의 열전도성 필링부(120)를 삽입하고, LED 칩(140)과 플립 칩 본딩하며 상기 필링부(120)가 채워진 비아홀(111)과 접촉하도록 기판부(110)의 상면에 LED 칩(140)보다 더 큰 면적을 갖는 다수의 제 1 상부 전극 패드(130)와, 상기 제 1 상부 전극 패드(130)로부터 일정 거리 이격하여 다수의 제 2 상부 전극 패드(130')가 형성되도록 한다.In the step S110, a thermally conductive filler 120 such as Ag or Cu is inserted into the perforated via hole 111, the via hole 111 filled with the filler 120 by flip chip bonding with the LED chip 140, A plurality of first upper electrode pads 130 having a larger area than the LED chip 140 on the upper surface of the substrate 110 so as to be in contact with the first upper electrode pads 130, 2 upper electrode pads 130 'are formed.

또한, 상기 S110단계는 상기 필링부(120)를 중심으로 기판부(110)의 하면에 제 1 및 제 2 상부 전극 패드(130, 130')와 각각 연결된 다수의 제 1 및 제 2 하부 전극 패드(131, 131')가 형성되도록 하고, 효과적인 열방출을 위해 방열 패드(미도시)를 추가 형성할 수도 있다.In the step S110, the first and second upper electrode pads 130 and 130 'are connected to the lower surface of the substrate 110 with the filling part 120 as a center. (Not shown) may be additionally formed for effective heat dissipation.

상기 S120단계는 상기 LED 칩(140)이 제 1 및 제 2 상부 전극 패드(130, 130')에 전기적으로 접속되도록 하고, 동시에 상기 LED 칩(140)에서 발생되는 열이 상기 제 1 및 제 2 상부 전극 패드(130, 130')로 직하 전달되도록 솔더 볼(160)을 통해 플립 칩 본딩을 수행한다.The LED chip 140 is electrically connected to the first and second upper electrode pads 130 and 130 'and the heat generated from the LED chip 140 is simultaneously applied to the first and second upper electrode pads 130 and 130' Chip bonding is performed through the solder ball 160 so as to be directly transferred to the upper electrode pads 130 and 130 '.

또한, 상기 S120단계에서 본딩되는 LED 칩(140)은 플립 칩 본딩을 위해 p형 및 n형 전극(145, 146)이 아래로 향한 상기 LED 칩(140)의 상면에 상기 LED 칩(140)의 면적과 동일한 면적을 갖는 형광체 시트(150)가 설치되어 상기 LED 칩(140)으로부터 발광되는 빛과 여기하여 일정한 색상이 방출되도록 파장을 변환하고, 상기 형광체 시트(150)는 열경화성 수지, UV 경화성 수지 등의 투명한 접착제를 이용하여 LED 칩(140)의 기판부(110) 배면에 접착되도록 하는 단계를 더 포함한다.The LED chip 140 bonded in step S120 may be formed on the upper surface of the LED chip 140 with p-type and n-type electrodes 145 and 146 facing downward for flip chip bonding, A phosphor sheet 150 having the same area as that of the LED chip 140 is provided to convert the wavelength so as to excite light emitted from the LED chip 140 to emit light of a certain color, and the phosphor sheet 150 includes a thermosetting resin, a UV- To the back surface of the substrate portion 110 of the LED chip 140 using a transparent adhesive such as a transparent adhesive.

상기 S130단계는 LED 칩(140)이 장착된 기판부(110)의 상면에 상기 LED 칩(140)을 보호하고, 상기 LED 칩(140)으로부터 발광되는 빛이 일정한 배광각을 형성하며 발광되도록 다수의 마이크로 렌즈로 이루어진 렌즈부(170)를 설치한다.The step of S130 is to protect the LED chip 140 on the upper surface of the substrate 110 on which the LED chip 140 is mounted and to prevent the light emitted from the LED chip 140 And a lens portion 170 made of a microlens of a micro lens.

상기 S140단계는 다이싱(Dicing)을 통해 개별 단위로 분리하여 LED 패키지(100)로 제공한다.In step S140, the LED package 100 is divided into individual units by dicing.

따라서 LED 칩의 활성층에서 발생되는 열이 솔더 볼과 넓은 면적의 전극 패드를 통해 용이하게 방출되도록 구성함으로써, LED 칩의 열충격을 개선하여 열에 의한 LED 칩의 파손을 방지하고, 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
Accordingly, the heat generated in the active layer of the LED chip is easily discharged through the solder ball and the electrode pad having a large area, thereby improving the thermal shock of the LED chip, thereby preventing breakage of the LED chip due to heat, .

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It can be understood that

또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
In the course of the description of the embodiments of the present invention, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation, , Which may vary depending on the intentions or customs of the user, the operator, and the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification.

100 : LED 패키지 110 : 기판부
111 : 비아홀 120 : 필링부
130 : 제 1 상부 전극 패드 130' : 제 2 상부 전극 패드
131 : 제 1 하부 전극 패드 131' : 제 2 하부 전극 패드
140 : LED 칩 141 : 성장 기판
142 : n형 반도체층 143 : 활성층
144 : p형 반도체층 145 : p형 전극
146 : n형 전극 150 : 형광체 시트
160 : 솔더 볼 170 : 렌즈부100: LED package 110: substrate part
111: via hole 120:
130: first upper electrode pad 130 ': second upper electrode pad
131: first lower electrode pad 131 ': second lower electrode pad
140: LED chip 141: Growth substrate
142: n-type semiconductor layer 143: active layer
144: p-type semiconductor layer 145: p-type electrode
146: n-type electrode 150: phosphor sheet
160: solder ball 170: lens part

Claims (5)

비아홀(111)을 형성한 기판부(110);
상기 비아홀(111)에 삽입되어 열이 전도되도록 하는 필링부(120);
상기 기판부(110)의 상면에 형성되고, 빛을 발광하는 LED 칩(140)보다 더 큰 면적을 갖는 제 1 상부 전극 패드(130);
상기 기판부(110)의 상면에 상기 제 1 상부 전극 패드(130)와 일정 거리 이격되어 형성한 제 2 상부 전극 패드(130');
상기 기판부(110)의 하면에 상기 필링부(120)를 통해 상기 제 1 및 제 2 상부 전극 패드(130, 130')와 각각 연결된 하부 전극 패드(131, 131');
상기 기판부(110)의 상부에 설치되어 빛을 발광하는 LED 칩(140); 및
상기 LED 칩(140)이 상기 제 1 및 제 2 상부 전극 패드(130, 130')와 전기적으로 접속되도록 하는 솔더 볼(160)을 포함하고,
상기 LED 칩(140)에서 발생되는 열이 상기 솔더 볼(160)을 통해 상기 제 1 및 제 2 상부 전극 패드(130, 130')로 직하 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 열전도도를 개선한 LED 패키지.
A substrate 110 on which a via hole 111 is formed;
A filler 120 inserted into the via hole 111 to conduct heat therethrough;
A first upper electrode pad 130 formed on the upper surface of the substrate 110 and having a larger area than the LED chip 140 that emits light;
A second upper electrode pad 130 'formed on the upper surface of the substrate 110 at a predetermined distance from the first upper electrode pad 130;
Lower electrode pads 131 and 131 'connected to the first and second upper electrode pads 130 and 130' through the filling part 120 on the lower surface of the substrate part 110;
An LED chip 140 mounted on the substrate 110 to emit light; And
And a solder ball 160 for electrically connecting the LED chip 140 to the first and second upper electrode pads 130 and 130 '
And the heat generated from the LED chip 140 is directly transferred to the first and second upper electrode pads 130 and 130 'through the solder ball 160. [ .
제 1 항에 있어서,
상기 LED 패키지는 LED 칩(140)의 상면에 형성되고, 상기 LED 칩(140)의 면적과 동일한 면적을 갖는 형광체 시트(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도도를 개선한 LED 패키지.
The method according to claim 1,
The LED package according to claim 1, further comprising a phosphor sheet (150) formed on an upper surface of the LED chip (140) and having an area equal to an area of the LED chip (140).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 LED 패키지는 기판부(110)의 상면에 형성되어 LED 칩(140)을 보호하고, 상기 LED 칩(140)으로부터 발광되는 빛이 일정한 배광각을 형성하며 발광되도록 하는 렌즈부(170)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도도를 개선한 LED 패키지.
3. The method according to claim 1 or 2,
The LED package includes a lens unit 170 formed on the upper surface of the substrate unit 110 to protect the LED chip 140 and allow the light emitted from the LED chip 140 to emit light at a predetermined angle of incidence The LED package according to claim 1,
열전도도를 개선한 LED 패키지 제조 방법으로서,
a) 기판부(110)에 일정 간격으로 복수의 비아홀(111)을 천공하는 단계;
b) 상기 비아홀(111)에 열전도성 필링부(120)를 삽입하고, 상기 기판부(110)의 상면에는 LED 칩(140)보다 더 큰 면적을 갖는 제 1 상부 전극 패드(130)와, 상기 제 1 상부 전극 패드(130)와 일정 거리 이격하여 제 2 상부 전극 패드(130')가 형성되도록 하며, 상기 필링부(120)를 중심으로 상기 기판부(110)의 하면에는 상기 제 1 및 제 2 상부 전극 패드(130, 130')와 각각 연결된 제 1 및 제 2 하부 전극 패드(131, 131')를 생성하는 단계:
c) LED 칩(140)에서 발생되는 열이 상기 제 1 및 제 2 상부 전극 패드(130, 130')로 직하 전달되도록 솔더 볼(160)을 통해 상기 LED 칩(140)과 제 1 및 제 2 상부 전극 패드(130, 130')를 본딩하는 단계; 및
d) 상기 기판부(110)의 상면에 LED 칩(140)을 보호하고, 상기 LED 칩(140)으로부터 발광되는 빛이 일정한 배광각을 형성하며 발광되도록 렌즈부(170)를 설치하는 단계를 포함하는 열전도도를 개선한 LED 패키지 제조 방법.
A method of manufacturing an LED package having improved thermal conductivity,
a) burying a plurality of via holes (111) in the substrate portion (110) at regular intervals;
b) a first upper electrode pad 130 having a thermally conductive filler 120 inserted into the via hole 111 and having a larger area than the LED chip 140 on the upper surface of the substrate 110, The second upper electrode pad 130 'may be spaced apart from the first upper electrode pad 130 by a predetermined distance and the first and second upper electrode pads 130' may be formed on the lower surface of the substrate 110, Forming first and second lower electrode pads 131 and 131 ', respectively, which are connected to two upper electrode pads 130 and 130'
c) The LED chip 140 and the first and second LED chips 140 and 140 are connected to each other through the solder ball 160 so that the heat generated from the LED chip 140 is directly transferred to the first and second upper electrode pads 130 and 130 ' Bonding the upper electrode pads 130 and 130 '; And
d) installing the lens unit 170 to protect the LED chip 140 on the upper surface of the substrate unit 110 and to emit light with a predetermined angle of incidence of the light emitted from the LED chip 140 Wherein the thermal conductivity is improved.
제 4 항에 있어서,
상기 c)단계의 LED 칩(140)은 상면에 형광체 시트가 형성된 것을 특징으로 하는 열전도도를 개선한 LED 패키지 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the LED chip (140) of step (c) has a phosphor sheet formed on the upper surface thereof.
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KR20190126547A (en) * 2018-05-02 2019-11-12 주식회사 세미콘라이트 Semiconductor light emitting device

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